DE1246871B - Device for controlling a direct voltage - Google Patents

Device for controlling a direct voltage

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DE1246871B DEN23194A DEN0023194A DE1246871B DE 1246871 B DE1246871 B DE 1246871B DE N23194 A DEN23194 A DE N23194A DE N0023194 A DEN0023194 A DE N0023194A DE 1246871 B DE1246871 B DE 1246871B
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Jacobus De Lange Boom
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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Deutsche KL: 2Ie-36/01German KL: 2Ie-36/01

N23194IXd/21e
21. Mai 1963
10. August 1967N23194IXd / 21e
May 21, 1963
August 10, 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer Glühlampe. Solche Vorrichtungen sind bekannt, z. B. aus der deutschen Patentschrift 680 792. Die Glühlampe kann gegebenenfalls in Reihe mit einem Widerstand über die Batterie angeschlossen werden und strahlt Licht aus, solange die Batterie noch mehr oder weniger brauchbar ist. Diese Art von Vorrichtungen hat den Nachteil, daß der Zustand der Batterie nur sehr ungenau kontrolliert wird, da eine Glühlampe mit einer Nennspannung von z. B. 6 V noch bei 2,5 V sichtbar aufleuchtet. Dies ist größtenteils auf die nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie von Glühlampen zurückzuführen, welche Kennlinien derart sind, daß die aufgenommene Leistung weniger als quadratisch mit der Spannung abnimmt.The invention relates to a device for controlling the voltage of a DC voltage source, z. B. a feed battery, by means of an incandescent lamp. Such devices are known, e.g. B. from the German Patent 680 792. The incandescent lamp can optionally be in series with a resistor Connected across the battery and emits light as long as the battery is still more or less is useful. This type of device has the disadvantage that the condition of the battery is very low is inaccurately controlled, since an incandescent lamp with a nominal voltage of z. B. 6 V still at 2.5 V. visibly lights up. This is largely due to the non-linear current-voltage characteristic of incandescent lamps attributable to which characteristics are such that the power consumed is less than decreases quadratically with the voltage.

Die Vorrichtung nach der Erfindung gewährleistet eine erheblich genauere Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle.The device according to the invention ensures a much more precise control of the tension of a DC voltage source.

Bei einer Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer über den Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors durch die Gleichspannungsquelle gespeisten Glühlampe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors mit einer Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist und dessen Basis über mindestens ein spannungsreduzierendes Element mit der anderen Klemme dieser Gleichspannungsquelle verbindbar ist, derart, daß die Emitter-Basis-Strecke des Transistors durch die Gleichspannungsquelle in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß das von der Glühlampe ausgestrahlte Licht bei verhältnismäßig geringer Abnahme der Spannung der Gleichspannungsquelle verhältnismäßig stark abnimmt.In a device for controlling the voltage of a DC voltage source, e.g. B. a feed battery, by means of a via the collector-emitter circuit of a transistor through the DC voltage source powered incandescent lamp, the invention is characterized in that the emitter of the transistor with a terminal of the DC voltage source is connected and its base via at least one voltage-reducing Element can be connected to the other terminal of this DC voltage source, such that the emitter-base path of the transistor is forward-biased by the DC voltage source so that the light emitted by the incandescent lamp with a relatively small decrease the voltage of the DC voltage source decreases relatively sharply.

Es sei hier bemerkt, daß es aus der deutschen Auslegeschrift 1107 329 an sich bekannt ist, eine zur Kontrolle einer Batteriespannimg verwendete Glühlampe in den Kollektorkreis eines Transistors zu schalten. Nach dieser Auslegeschrift wird jedoch die Basis des Transistors über einen Schalter des Zentrifugalreglers eines Motors durch die Batterie in der Vorwärtsrichtimg polarisiert, so daß die Glühlampe erst zu brennen anfängt, wenn die durch die Batterie an den Motor gelieferte Spannung zu niedrig wird und das Verhältnis zwischen der mittleren Zeit, während welcher der Schalter für Strom durchlässig ist, und der Zeit der Undurchlässigkeit des Schalters einen bestimmten Wert überschreitet. Es werden somit die Eigenschaften des Transistors als Schalter und als Stromquelle mit hohem Eigenwiderstand nicht zur Vorrichtung zur Kontrolle einer
GleichspannungIt should be noted here that it is known per se from German Auslegeschrift 1107 329 to connect an incandescent lamp used to control a battery voltage to the collector circuit of a transistor. According to this interpretation, however, the base of the transistor is polarized via a switch of the centrifugal regulator of a motor by the battery in the Vorwärtsrichtimg, so that the incandescent lamp only starts to burn when the voltage supplied by the battery to the motor is too low and the ratio between the mean time during which the switch is permeable to current and the time the switch is impermeable to exceed a certain value. There are thus the properties of the transistor as a switch and as a current source with high intrinsic resistance not a device for controlling a
DC voltage

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)Eindhoven (Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,Dr. H. Scholz, patent attorney,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:
Jacobus de Lange Boom,
Emmasingel, Eindhoven (Niederlande)Named as inventor:
Jacobus de Lange Boom,
Emmasingel, Eindhoven (Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 25. Mai 1962 (278 941)Netherlands 25 May 1962 (278 941)

Korrektur der für Spannungskontrollzwecke ungünstigen Strom-Spannungs-Kennlinie einer Glühlampe ausgenutzt.Correction of the current-voltage characteristic of an incandescent lamp, which is unfavorable for voltage control purposes exploited.

Vorzugsweise bildet das in den Basiskreis des Transistors eingeschaltete, die Spannung reduzierende Element gemeinsam mit dem Basis-Emitter-Eingangswiderstand des Transistors und gegebenenfalls mit einem dazu parallelgeschalteten Widerstand einen Spannungsteiler.Preferably, that which is switched into the base circuit of the transistor forms the voltage reducing Element together with the base-emitter input resistance of the transistor and possibly with a resistor connected in parallel with a voltage divider.

Der Basiskreis des Transistors kann ferner eine als Spannungsreduzierendes Element wirksame Zenerdiode enthalten, so daß der Transistor gesperrt wird, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle geringer wird als die Summe der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors und der Zenerspannung der Diode.The base circuit of the transistor can also have a Zener diode which acts as a voltage-reducing element included, so that the transistor is blocked when the voltage of the DC voltage source is lower is called the sum of the base-emitter threshold voltage of the transistor and the Zener voltage of the diode.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer bekannten Vorrichtung mit einer Glühlampe, undF i g. 1 shows the circuit diagram of a known device with a light bulb, and

F i g. 2 und 3 zeigen die Schaltbilder von zwei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung nach der Erfindung. F i g. 2 and 3 show the circuit diagrams of two exemplary embodiments the device according to the invention.

Fi g. 1 zeigt eine Batterie 1 von z. B. 6 V, die ein Gerät 2, z. B. einen tragbaren Transistorfunkempfänger, über einen Schalter 3 speist. Es wird eine bekannte Kontrollvorrichtung verwendet, um die Span-Fi g. 1 shows a battery 1 of e.g. B. 6 V that a Device 2, e.g. B. a portable transistor radio receiver, feeds via a switch 3. It becomes a familiar one Control device used to control the clamping

709 620'201709 620'201

Claims (1)

3 43 4 nung der Batterie 1 bei eingeschaltetem Gerät 2 zu Ist die Nennspannung der Batterie wieder z. B.voltage of battery 1 when device 2 is switched on. B. kontrollieren. Diese Vorrichtung besteht aus einer 6 V und die der Glühlampe 5 V bei einem Strom voncheck. This device consists of a 6 V and that of the incandescent lamp 5 V at a current of Glühlampe 4, z. B. für eine Spannung von 5 V und 50 mA, so wird ein Widerstand 5 von 2900 Ohm undIncandescent lamp 4, e.g. B. for a voltage of 5 V and 50 mA, a resistor 5 of 2900 ohms and einen Strom von 50 mA, welche Lampe über einen ein Widerstand 7 von 200 Ohm verwendet werdena current of 50 mA, which lamp can be used via a resistor 7 of 200 ohms Widerstand 5 von z. B. 20 Ohm und einen Druck- 5 können. Bei der Nennspannung der Batterie wird einResistance 5 of z. B. 20 ohms and a pressure 5 can. At the nominal voltage of the battery, a knopfschalter 6 an die Batterie angeschlossen werden Strom Ib von 0,4 mA nach der Basis des Transistors 8button switch 6 connected to the battery current I b of 0.4 mA to the base of transistor 8 kann. bei einer Basis-Emitter-Spannung von 0,315 Vcan. with a base-emitter voltage of 0.315 V. Die Glühlampe 4 strahlt sichtbares Licht aus, so- fließen, was einem Eingangswiderstand von 790 OhmThe incandescent lamp 4 emits visible light, so flow what is an input resistance of 790 ohms lange die Spannung an ihren Klemmen mindestens oder einem Gesamtwiderstand zwischen Basis undlong the voltage at their terminals at least or a total resistance between base and 40% der Nennspannung beträgt oder solange der io Emitter von 160 Ohm einem Kollektorstrom von40% of the nominal voltage or as long as the io emitter of 160 ohms has a collector current of Strom durch die Lampe mindestens 60 % des Nenn- 50 mA entspricht.Current through the lamp corresponds to at least 60% of the nominal 50 mA. Stroms ist. Bei den erwähnten Weiten wird somit die Die Glühlampe erlischt bei einem KollektorstromStroms is. With the mentioned widths, the incandescent lamp goes out when a collector current is applied Lampe allmählich weniger Licht ausstrahlen und erst von 30 mA, der einem Basisstrom von 0,182 mA beiLamp gradually emit less light and only from 30 mA, which has a base current of 0.182 mA vollkommen erlöschen, wenn 3er Strom auf 30 mA einer Basis-Emitter-Spannung von 0,27 V entspricht,completely extinguish when the 3 current at 30 mA corresponds to a base-emitter voltage of 0.27 V, gesunken ist, was einer Spannung von 2 V über der 15 Die Batteriespannung ist dann gleich
Lampe 4 und von 0,6 V über dem Widerstand 5, alsohas dropped, which corresponds to a voltage of 2 V above the 15. The battery voltage is then the same
Lamp 4 and of 0.6 V across resistor 5, so einer Batteriespannung von 2,6 V = 43% der Nenn- V1 — Vbe + R5 (Ib + I7),
spannung von 6 V entspricht.a battery voltage of 2.6 V = 43% of the nominal V 1 - V be + R 5 (I b + I 7 ),
voltage of 6 V. Wäre die Nennspannung der Batterie gleich 100 V, wobei I7 = Ohm ist.
so müßte ein Widerstand 5 von etwa 2 kOhm benutzt aoIf the nominal voltage of the battery were equal to 100 V, where I 7 = Ohm is.
a resistor 5 of about 2 kOhm would have to be used ao Werdi ™ Sr dif .™der°^e La™Pe (W^efand F1 ist somit 0,27 + 2900 (0,182 + 1,35) = 4,82 von 100 Ohm bei 50 mA) wurde die Batterie 1 ge- ^ 800/o der nominalen Batteriespannung,
meinsam mit dem Widerstand 5 als Stromquelle wirksam sein, und die Lampe würde vollkommen erlöschen bei einer Batteriespannung von 60 V, d. h. 25 Die Kontrollvorrichtung hat somit den gewünschbei einer Spannung gleich 60% der Nennspannung ten engeren Wirkungsbereich. Dieser Bereich kann im der Batterie. übrigen, z. B. durch Wahl von Widerständen 5 und 7 Bei zahlreichen Geräten ist nur eine kleinere Ab- von kleineren Werten, noch enger gemacht werden, nähme der Batteriespannung z.B. bis zu 75% der In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.3 Nennspannung zulässig, so daß die Kontrollvorrich- so ist eine Zenerdiode9 zwischen dem Widerstands tung nach F i g. 1 nicht zufriedenstellend wirkt. In und der Basis des Transistors 8 eingeschaltet, wähdem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Glüh- rend der Widerstand 7 weggelassen ist.
lampe 4 in den Kollektorkreis eines pnp-Transistors8, Ist die Zenerspannung der Diode 9 gleich 5 V, so z. B. des Typs OC 76, aufgenommen. Der Kollektor muß der Widerstands einen Wert von etwa 17000hm dieses Transistors kann durch die Batterie 1 über 35 haben, damit bei der nominalen Batteriespannung den Schalter 3, den Druckknopfschalter 6 und die von 6 V ein Strom von 0,4 mA, entsprechend einem Glühlampe 4 gespeist werden, während seine Basis Kollektorstrom von 5OmA, der Basis des Trangleichzeitig über einen Ohmschen Widerstand 5 durch sistors 8 zufließt. Der Transistor wird dann gesperrt, die Batterie 1 in der Vorwärtsrichtung polarisiert wenn die Batteriespannung kleiner als die Summe wird. Der Emitter des Transistors 8 ist direkt mit der 40 F9 + Vbe der Zenerspannung der Diode 9 und der Plusklemme der Batterie 1 verbunden, so daß der in Basis-Emitter-Schwellenspannung des Transistors 8, den Basiskreis des Transistors eingefügte Wider- d. h. kleiner als etwa 5,1 V wird. Vorher wird jedoch stand gemeinsam mit dem Basis-Emitter-Eingangs- der Kollektorstrom auf 30 mA herabsinken, und die widerstand des Transistors und mit einem dazu par- Glühlampe wird erlöschen bei einem Basisstrom von allelgeschalteten Widerstand 7 einen Spannungsteiler 45 0,182 mA und bei einer Basis-Emitter-Spannung von bildet. 0,27 V, was einer Batteriespannung Become i ™ S rd if. ™ der ° ^ e L a ™ P e ( W ^ e f and F 1 is therefore 0.27 + 2900 (0.182 + 1.35) = 4.82 of 100 ohms at 50 mA) the battery 1 was ^ 800 / o of the nominal battery voltage,
be effective together with the resistor 5 as a current source, and the lamp would go out completely at a battery voltage of 60 V, ie 25 The control device thus has the desired narrower range of action at a voltage equal to 60% of the nominal voltage. This area can be in the battery. rest, e.g. B. by choosing resistors 5 and 7 In numerous devices, only a smaller deviation from smaller values can be made even tighter, taking the battery voltage, for example, up to 75% of the nominal voltage permissible in the second embodiment according to FIG The control device is a Zener diode9 between the resistance device according to FIG. 1 does not work satisfactorily. In and the base of the transistor 8 is switched on, while in the exemplary embodiment according to FIG. 2 the glowing resistor 7 is omitted.
lamp 4 in the collector circuit of a pnp transistor 8, If the Zener voltage of the diode 9 is equal to 5 V, so z. B. of the type OC 76 added. The collector must have a resistance of about 17000hm this transistor can have a value of about 35 due to the battery 1, so that with the nominal battery voltage the switch 3, the push button switch 6 and the 6 V a current of 0.4 mA, corresponding to an incandescent lamp 4 are fed while its base collector current of 50 mA, the base of the Trangat the same time via an ohmic resistor 5 through sistor 8 flows. The transistor is then blocked, the battery 1 polarized in the forward direction when the battery voltage is less than the sum. The emitter of the transistor 8 is connected directly to the 40 F 9 + V be of the Zener voltage of the diode 9 and the positive terminal of the battery 1, so that the resistance inserted in the base-emitter threshold voltage of the transistor 8, the base circuit of the transistor, ie smaller than becomes about 5.1V. Before that, however, the collector current would drop to 30 mA together with the base-emitter input, and the resistance of the transistor and an incandescent lamp would go out at a base current of the allele-connected resistor 7, a voltage divider 45 0.182 mA and at a base -Emitter voltage of forms. 0.27V, which is a battery voltage V\ = vbe + V9+Vt-Ib=* 0,27 + 5,0 + 1,7 · 0,182 = 5,58 V V \ = v be + V 9 + V t -I b = * 0.27 + 5.0 + 1.7 * 0.182 = 5.58 V. oder etwa 93% der nominalen Batteriespannung ent- Glühlampe, da sie ein oder zwei Halbleiterelemente spricht. enthalten. Sie liefern jedoch bedeutend genauere undor about 93% of the nominal battery voltage- incandescent lamp since it has one or two semiconductor elements speaks. contain. However, they provide significantly more accurate and Auch in diesem Fall kann der Wirkungsbereich der deutlichere Angaben und lassen sich in vielen Fällen Kontrollvorrichtung noch enger gemacht werden, verwenden, in denen die bekannten Vorrichtungen z. B. indem eine Diode 9 mit höherer Zenerspannung 55 nutzlos wären und in denen sonst ein Meßgerät be- und ein Widerstand 5 kleineren Wertes gewählt wer- nutzt werden müßte,
den. Hätte man z. B. für die Zenerspannung dieserIn this case, too, the area of action of the clearer information and, in many cases, the control device can be made even narrower, use in which the known devices such. B. in that a diode 9 with a higher Zener voltage 55 would be useless and in which a measuring device would otherwise have to be loaded and a resistor 5 of a smaller value would have to be selected,
the. If you had z. B. for the Zener voltage of this Diode einen Maximalwert von 5,695 V gewählt und Patentansprüche:Diode selected a maximum value of 5.695 V and claims: wäre der Widerstands durch eine direkte Verbindung ersetzt, so würde die Glühlampe 4 bei einer 60 1. Vorrichtung zur Kontrolle der Spannung Batteriespannung einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Speisebatterie, mittels einer über den Kollektor-Emit- would be the resistance through a direct link replaced, the incandescent lamp 4 would be a 60 1st device for controlling the voltage Battery voltage of a DC voltage source, e.g. B. a feed battery, by means of a collector emit V1 = V9+ Vbe = 5,695 + 0,27 = 5,955 V ter-Kreis eines Transistors durch die Gleichspan- V 1 = V 9 + V be = 5.695 + 0.27 = 5.955 V ter-circuit of a transistor through the DC voltage nungsquelle gespeisten Glühlampe, dadurchpower source fed incandescent lamp, thereby = etwa 99% der nominalen Batteriespannung er- 65 gekennzeichnet, daß der Emitter des Tranlöschen, sistors (8) mit einer Klemme der Gleichspan-= about 99% of the nominal battery voltage - 65 indicates that the emitter of the tranquility, sistors (8) with a terminal of the DC voltage Die geschilderten Ausführungsbeispiele sind teurer nungsquelle (1) verbunden ist und dessen BasisThe illustrated embodiments are more expensive voltage source (1) is connected and its base als die bekannten Kontrollvorrichtungen mit einer über mindestens ein Spannungsreduzierendesthan the known control devices with one over at least one voltage reducing device
DEN23194A 1962-05-25 1963-05-21 Device for controlling a direct voltage Pending DE1246871B (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1107329B (en) * 1959-11-24 1961-05-25 Boelkow Entwicklungen K G Switching arrangement for displaying the drop in the supply voltage below a predetermined value of a DC motor speed-controlled by means of a centrifugal switch
US3034112A (en) * 1957-12-19 1962-05-08 Ibm Visual indicator

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